(57)【要約】      （修正有）【課題】  炭素とハロゲン原子とを含むガスを用いてエッチングを行うにあたり、エッチング処理の基板面内の均一性を向上させる技術を提供する。【解決手段】  基板である半導体ウエハＷの中心領域に対向する第１のガス室４５と、ウエハＷの周辺領域に対向する第２のガス室４６とから独立して処理ガスをウエハＷに供給できるガス供給部４から、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とフッ素とを含む第１のガスを含む処理ガスをウエハＷに対して供給してエッチングを行う場合には、第２のガス室４６よりも第１のガス室４５からの供給量が多くなるように処理ガスを供給し、１分子中の炭素の数が３以上である炭素とフッ素とを含む第２のガスを含む処理ガスをウエハＷに対して供給してエッチングを行う場合には、第１のガス室４５よりも第２のガス室４６からの供給量が多くなるように処理ガスを供給する。【選択図】    図２
2006269879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガスを含む処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第１のガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。  
【請求項２】
基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを含む処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第２のガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。  
【請求項３】
基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第１のガスに対する第２のガスの混合比が同じであり、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
第１のガス及び第２のガスの混合ガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、或いは中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、ガス供給部から処理ガスを供給する工程は、処理ガスの流量及び希釈ガスによる処理ガスの希釈率の少なくとも一方を調整することにより行なわれることを特徴とする請求項３記載のエッチング方法。
【請求項５】
基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
ガス供給部の中心領域には第１のガスと第２のガスとを第１の混合比で混合した第１の処理ガスを供給し、
ガス供給部の周辺領域には第１のガスと第２のガスとを第２の混合比で混合した第２の処理ガスを供給し、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、前記第１の処理ガスの供給量が前記第２の処理ガスの供給量よりも多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、前記第１の処理ガスの供給量が前記第２の処理ガスの供給量よりも少なくなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。
【請求項６】
基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第１のガスの供給量については、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第２のガスの供給量については、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。  
【請求項７】
基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第１のガスの供給量が同じである場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第２のガスの供給量については、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第２のガスの供給量が同じである場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第１のガスの供給量については、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング方法。
【請求項８】
前記第１のガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるようにガス供給部から処理ガスを供給する工程は、第１のガスの流量及び希釈ガスによる第１のガスの希釈率の少なくとも一方を調整することにより行なわれることを特徴とする請求項１、６、７のいずれか一に記載のエッチング方法。
【請求項９】
前記第２のガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるようにガス供給部から処理ガスを供給する工程は、第２のガスの流量及び希釈ガスによる第２のガスの希釈率の少なくとも一方を調整することにより行なわれることを特徴とする請求項２、６、７のいずれか一に記載のエッチング方法。
【請求項１０】
基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのハロゲン原子の総数が、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から供給される処理ガスの組成及び量を設定し、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのハロゲン原子の総数が、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から供給される処理ガスの組成及び量を設定することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１１】
前記第１のガスは少なくともＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、ＣＦ４ガス、Ｃ２Ｆ６ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１，３ないし８，１０のいずれか一に記載のエッチング方法。
【請求項１２】
前記第２のガスは少なくともＣ３Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ６ガス，Ｃ５Ｆ8ガスのいずれかであることを特徴とする請求項２ないし７，９，１０のいずれか一に記載のエッチング方法。
【請求項１３】
基板が載置される載置台が内部に設けられた処理容器と、
前記処理容器の内部に前記載置台と対向するように設けられ、前記載置台と対向する面にガス供給面を備え、この載置台上に載置された基板に対して基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して、炭素とハロゲンとを含む処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理容器の内部の圧力を調整するための手段と、
前記処理容器の内部にプラズマを発生させるための手段と、
前記ガス供給部に供給される処理ガスの流量を調整するための手段と、
前記各手段を、請求項１ないし１０の工程を実施するように制御する制御部と、を備え、前記処理ガスをプラズマ化し、このプラズマにより基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とするエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば例えば半導体ウエハ等の基板上に形成された被エッチング膜に対して、炭素とハロゲンとを含むガスを用いてエッチングを行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＬＣＤ基板の製造プロセスにおいては、薄膜の形状加工を行なうエッチング工程があり、この工程を行なう装置としては種々のものが用いられる。その一つとして例えば平行平板型のプラズマエッチング装置があり、この装置では、例えばチャンバ内に一対の上部電極及び下部電極からなる平行平板電極を配置し、処理ガスをチャンバ内に導入すると共に、電極の一方に高周波を印加して電極間に高周波電界を形成し、この高周波電界により処理ガスのプラズマを形成して、例えば半導体ウエハＷ（以下「ウエハＷ」という）に対してエッチング処理が行われる。
【０００３】
ここで例えば半導体デバイスで層間絶縁膜やゲート絶縁膜等として検討或いは実用化されている低誘電率膜（いわゆるＬｏｗ−ｋ膜）は、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）とを含み、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）をベースとして、炭素を添加したＳｉＯＣ膜や、炭素、水素を添加したＳｉＯＣＨ膜などがあるが、これらの膜をエッチングする場合には、例えば炭素（Ｃ）と、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）等のハロゲンとを含むガスが処理ガスとして用いられている。
【０００４】
エッチングでは、エッチャントによるエッチングしようとするホール（凹部）のエッチング作用と、前記ホールの側壁にポリマーを形成して当該側壁を保護するポリマー化作用との両方を行いながら進行していく。例えば処理ガスとして炭素とフッ素とを含むガス（以下「ＣＦ系ガス」という）を用いて、ＳｉＯをベースとした膜をエッチングする場合では、ＣＦ系ガスのプラズマ化により生成したＣＦの活性種が、エッチング作用及びポリマー化作用の両方の役割を果たしている。
【０００５】
ところで前記ＣＦ系ガスの一例としては、ＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ２Ｆ６ガス、Ｃ３Ｆ８ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ５Ｆ８ガス等が挙げられるが、これらにはエッチング作用の大きいガスやポリマー化作用の大きいガスがあり、エッチングの対象膜が同じ膜であっても、下地膜やレジスト膜との膜厚比等の変化に応じて、前記ＣＦ系ガスの中から最適なガス種が選択されている。
【０００６】
そして例えば既述の平行平板型のプラズマエッチング装置では、エッチングレートやエッチング後の加工寸法等のエッチング特性のウエハ面内の均一性を高めるために、多数のガス噴出孔を有するシャワーヘッド型に構成された上部電極から、例えばウエハＷの中心領域と周辺領域に対して流量を変えて処理ガスを供給していた。
【０００７】
しかしながら前記ＣＦ系ガスの夫々のガスに対して、中心領域や周辺領域への統一的な供給流量比の決定方法がなく、前記面内均一性の高いエッチング処理を行なうためには、前記中心領域と周辺領域の供給流量比を決定するまでに試行錯誤が必要であり、この流量比の条件の決定に手間と時間とが必要であった。
【０００８】
ところで特許文献１には、Ｃ５Ｆ８ガスを含む混合ガスにてレジストとＴＥＯＳのエッチング処理を行うにあたり、同心円状に形成されたシャワーヘッドの２つのガス吐出口から流量比が異なる混合ガスを導入し、周辺領域のみ導入ガスの酸素流量を少なくすることにより周辺領域の、エッチング速度選択比（ＴＥＯＳ／レジスト）の低下を改善する技術が記載されている。しかしながらこの文献１の技術においても、前記ＣＦ系ガスにてエッチング処理を行なうにあたり、ウエハＷの中心領域の流量と周辺領域の流量との統一的な流量比の決定方法については何ら開示されていない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１８４７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、炭素とハロゲンとを含むガスを用いてエッチングを行うにあたり、エッチング処理の基板の面内の均一性を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガスを含む処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第１のガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。  
また本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを含む処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第２のガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第１のガスに対する第２のガスの混合比が同じであり、前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。  ここで第１のガス及び第２のガスの混合ガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、或いは中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、ガス供給部から処理ガスを供給する工程は、処理ガスの流量及び希釈ガスによる処理ガスの希釈率の少なくとも一方を調整することにより行なわれる。
【００１３】
さらにまた本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
ガス供給部の中心領域には第１のガスと第２のガスとを第１の混合比で混合した第１の処理ガスを供給し、ガス供給部の周辺領域には第１のガスと第２のガスとを第２の混合比で混合した第２の処理ガスを供給し、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、前記第１の処理ガスの供給量が前記第２の処理ガスの供給量よりも多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりの混合ガスの供給量について、前記第１の処理ガスの供給量が前記第２の処理ガスの供給量よりも少なくなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第１のガスの供給量については、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第２のガスの供給量については、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。  
さらにまた本発明では、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第１のガスの供給量が同じである場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第２のガスの供給量については、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給し、
ガス供給部の中心領域と周辺領域とで第２のガスの供給量が同じである場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第１のガスの供給量については、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように当該ガス供給部から処理ガスを供給しながら、基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうことを特徴とする。
【００１５】
ここで前記第１のガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるようにガス供給部から処理ガスを供給する工程は、第１のガスの流量及び希釈ガスによる第１のガスの希釈率の少なくとも一方を調整することにより行なわれる。また前記第２のガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるようにガス供給部から処理ガスを供給する工程は、第２のガスの流量及び希釈ガスによる第２のガスの希釈率の少なくとも一方を調整することにより行なわれる。
【００１６】
さらにまた本発明は、基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して処理ガスを基板に供給できるガス供給部と、１分子中の炭素の数が２以下である炭素とハロゲンとを含む第１のガス及び１分子中の炭素の数が３以上である炭素とハロゲンとを含む第２のガスを混合した処理ガスと、を用いて基板の被エッチング膜に対してエッチングを行う方法であって、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのハロゲン原子の総数が、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から供給される処理ガスの組成及び量を設定し、
前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給部のガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのハロゲン原子の総数が、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、当該ガス供給部から供給される処理ガスの組成及び量を設定することを特徴とする。
【００１７】
前記第１のガスとしては少なくともＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、ＣＦ４ガス、Ｃ２Ｆ６ガスのいずれかを用いることができ、前記第２のガスとしては少なくともＣ３Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ８ガス，Ｃ４Ｆ６ガス，Ｃ５Ｆ8ガスのいずれかを用いることができる。
【００１８】
このようなエッチング方法は、例えば基板が載置される載置台が内部に設けられた処理容器と、前記処理容器の内部に前記載置台と対向するように設けられ、前記載置台と対向する面にガス供給面を備え、この載置台上に載置された基板に対して基板の中心領域に対向する中心領域と基板の周辺領域に対向する周辺領域とから独立して、炭素とハロゲンとを含む処理ガスを供給するためのガス供給部と、前記処理容器の内部の圧力を調整するための手段と、前記処理容器の内部にプラズマを発生させるための手段と、前記ガス供給部に供給される処理ガスの流量を調整するための手段と、前記各手段を、制御する制御部と、を備え、前記処理ガスをプラズマ化し、このプラズマにより基板の被エッチング膜に対してエッチングを行なうエッチング装置にて実施される。
【発明の効果】
【００１９】
以上において本発明では、炭素とハロゲンとを含むガスを含む処理ガスを用いて基板の被エッチング膜のエッチングを行なうにあたり、前記炭素とハロゲンとを含むガスの炭素数に応じて、この炭素とハロゲンとを含むガスのガス供給部のガス供給面の中心領域への供給量を周辺領域より多くしたり、周辺領域への供給量を中心領域より多くしたりといった制御を行なっているので、エッチングレートや、エッチング後の加工精度等のエッチング特性の良好な面内均一性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
先ず本発明のエッチング方法が実施されるプラズマエッチング装置の一例について図１を参照しながら簡単に説明する。図中１は、例えば円筒形状に構成された処理容器をなすチャンバであり、このチャンバ１は例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムより形成され、接地されている。このチャンバ１内の底部には、基板例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を載置するための、下部電極を構成する略円柱状の載置台２が設けられている。図中２１はセラミックス等の絶縁板、２２は載置台支持台であり、前記載置台２にはハイパスフィルター（ＨＰＦ）２３が接続されている。図中２４は冷媒室であり、ここに例えば液体窒素等の冷媒が循環供給され、載置台２に伝熱されるようになっている。
【００２１】
前記載置台２は、上面の中央部が凸状の円板状に成形され、その上にウエハＷと略同形の静電チャック３を備えており、電極３１に直流電源３２から例えば１．５ｋＶの直流電圧を印加することにより、例えばクーロン力によってウエハＷを静電吸着するようになっている。図中３３は、載置台２上に支持されたウエハＷの裏面に、伝熱媒体例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス等を供給するためのガス通路であり、この伝熱媒体を介して載置台２の冷熱がウエハＷに伝熱され、ウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。図中２５は、静電チャック３上に載置されたウエハＷを囲むように設けられ、例えばシリコンなどの導電性材料より構成された環状のフォーカスリングであり、これによりエッチングの均一性が向上される。
【００２２】
前記載置台２の上方には、この載置台２と平行に対向して例えば略円筒状の上部電極をなすガス供給部４が設けられている。このガス供給部４は載置台２との対向面を構成すると共に、多数の吐出孔４１を有する電極板４２と、この電極板４２を支持し、導電性材料、例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムからなる水冷構造の電極支持体４３とによって構成されている。
【００２３】
前記電極支持体４３は内部にガス導入室が形成されており、このガス導入室は例えばリング状の隔壁４４により、内側のウエハＷの中心領域に対向する第１のガス室４５と、外側のウエハＷの周辺領域に対向する第２のガス室４６とに２分割されている。こうして前記第１のガス室４５と第２のガス室４６の下面は、ガス供給面をなす吐出孔４１を有する電極板４２により構成されることとなる。
【００２４】
そして例えば図２に示すように、第１のガス室４５は、流量調整部Ｆ１を備えた第１のガス導入路５１を介して、第２のガス室４６は、流量調整部Ｆ２を備えた第２のガス導入路５２を介して共通の処理ガス供給系５３に接続されている。図中４７は絶縁材、４８は高周波吸収部材、４９はガス供給部４をチャンバ２に支持させるための絶縁材である。なお載置台２とガス供給部４とは、例えば１０〜６０ｍｍ程度離間して設けられている。
【００２５】
ここでエッチングの対象膜は、既述の低誘電率膜（いわゆるＬｏｗ−ｋ膜）、例えばＳｉＯＣ膜や、ＳｉＯＣＨ膜、ＳｉＯ２膜、ＳｉＯＦ膜、Ｓｉ−Ｈ含有ＳｉＯ２膜、ＨｙｄｒｏｇｅｎｓＳｌｉｓｅｓ−Ｑｕｉｏｘａｎｅ（ＨＳＱ）膜、多孔質シリカ膜、メチル基含有ＳｉＯ２膜、ＭｅｔｈｌＳｌｉｓｅｓ−Ｑｕｉｏｘａｎｅ（ＭＳＱ）膜、多孔質ＭＳＱ膜等であり、前記処理ガスとしては、主エッチングガスとして炭素と例えばフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子とを含むガスを含むガスが用いられる。ここで主エッチングガスとして炭素とフッ素とを含むＣＦ系ガスの例を挙げると、ＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ２Ｈ６ガス等の炭素数が２以下の第１のガスや、Ｃ３Ｆ８ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｈ８ガス等の炭素数が３以上の第２のガスがある。また処理ガスとして、前記ＣＦ系ガスと、希ガスや、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、Ｏ２ガス、ＣＯガス、ＣＯ２ガス等のハロゲン原子を含まない希釈ガスとの混合ガスを用いるようにしてもよいし、複数のＣＦ系ガスを組み合わせるようにしてもよい。
【００２６】
前記処理ガス供給系５３は、例えば前記第１のガス供給源５４と、前記第２のガス供給源５５と、前記希釈ガス供給源５６と、を備え、これらは夫々流量調整部Ｆ３〜Ｆ５を備えた供給路５７を介して第１及び第２のガス導入路５１，５２に接続されている。前記流量調整部Ｆ１〜Ｆ５は処理ガスの供給量を調整する手段であり、バルブとマスフローコントローラとを備え、制御部６により動作が制御されており、これにより所定の流量の第１のガス、第２のガス、希釈ガスが混合されて処理ガスが調製され、この混合された処理ガスが夫々所定の流量で第１のガス導入室４５と第２のガス導入室４６とにより供給されるようになっている。
【００２７】
前記チャンバ１の底部には排気管１１を介して、チャンバ１内の圧力を調整するための手段であるターボ分子ポンプ等の真空ポンプ１２に接続されており、これによりチャンバ１内を所定の減圧雰囲気、例えば１Ｐａ以下の所定の圧力まで真空引きできるように構成されている。またチャンバ１の側壁には、ゲートバルブ１３が設けられており、このゲートバルブ１３を開にした状態でウエハＷが隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるようになっている。
【００２８】
前記上部電極としてのガス供給部４は、プラズマを発生する手段をなす第１の高周波電源６１と整合器６２、給電棒６３を介して接続されると共に、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６４と接続されている。この第１の高周波電源６１は２７ＭＨｚ以上の周波数を有しており、このように高い周波数を印加することによりチャンバ１内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができ、低圧条件下のプラズマ処理が可能となる。この例では、第１の高周波電源６１として６０ＭＨｚのものを用いている。
【００２９】
下部電極としての載置台２には、整合器６６を介して給電線により第２の高周波電源６５が接続されている。この第２の高周波電源６５は１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲の周波数を有しており、このような範囲の周波数を印加することにより、基板であるウエハＷに対してダメージを与えることなく、適切なイオン作用を与えることができる。この例では、２ＭＨｚのものを用いている。
【００３０】
続いてこのプラズマエッチング装置にて行なわれる本発明のエッチング方法について説明する。先ずプラズマエッチング装置の作用について説明すると、基板であるウエハＷを、ゲートバルブ１３を開いて図示しないロードロック室からチャンバ１内へ搬入し、静電チャック３上に載置し、高圧直流電源３２から直流電圧を印加して、ウエハＷを静電チャック３上に静電吸着させる。次いでゲートバルブ１３を閉じ、真空ポンプ１２によってチャンバ１内を所定の真空度まで真空引きする。
【００３１】
次いで、処理ガス供給系５３から流量調整部Ｆ１，Ｆ２によって供給量が調整された処理ガスを、第１の処理ガス導入路５１及び第２の処理ガス導入路５２を介してガス供給部４の第１のガス室４５及び第２のガス室４６に導入する。こうして処理ガスを、第１のガス室４５からウエハＷの中心領域に向けて供給すると共に、第２のガス室４６からウエハＷの周辺領域に向けて供給し、チャンバ１内の圧力を所定の値に維持する。
【００３２】
そして、その後第１の高周波電源６１から２７ＭＨｚ以上、例えば６０ＭＨｚの高周波をガス供給部４に印加する。これによりガス供給部４と載置台２との間に高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化され、このプラズマによりウエハＷに対してエッチング処理が施される。
【００３３】
他方、第２の高周波電源６５からは、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ、例えば２ＭＨｚの高周波を載置台２に印加する。これによりプラズマ中のイオンが載置台２側へ引き込まれ、イオンアシストによりエッチングの異方性が高められる。こうして所定のエッチング処理が行なわれたウエハＷは、静電チャック３による静電吸着を解除し、ゲートバルブ１３を開いて、チャンバ１から外部へ搬出され、次工程に搬送される。
【００３４】
ここで本発明のエッチング方法では、ＳｉＯ膜をベースとした例えばＳｉＯＣ膜等を、主エッチングガスとしてＣＦ系ガスを含むガスによりエッチングする場合に、前記ＣＦ系ガスの炭素数に応じて、当該ＣＦ系ガスをウエハＷの中心領域に周辺領域より多く供給する制御や、周辺領域に中心領域より多く供給する制御を行なうものであるので、この点について以下に説明する。
【００３５】
先ずプラズマエッチング装置に供給される前に、ＣＦ系ガスと前記希釈ガスとが予め混合されている場合について説明するが、この場合には装置に供給される処理ガスの組成が同じであるので、処理ガスのガス供給部４の第１のガス室４５へのへの供給流量と、第２のガス室４６への供給流量を制御することにより、処理ガス中のＣＦ系ガスの前記中心領域への供給量と、周辺領域への供給量との制御が行われる。
【００３６】
具体的に、先ずＣＦ系ガスが一種類である場合について説明すると、炭素数が２以下の第１のガスを主エッチングガスとして用いる場合には、ガス供給部４のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第１のガスの供給量について、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、ガス供給部４から処理ガスを供給する。
【００３７】
つまり流量調整部Ｆ３，Ｆ５により第１のガスと希釈ガスの流量を所定の流量に調整して、第１のガスと希釈ガスとが所定の混合比で混合された処理ガスを調整する。そして流量調整部Ｆ１，Ｆ２により、第１のガス室４５への処理ガスの供給量が第２のガス室４６への処理ガスの供給量よりも多くなるように、第１のガス導入路５１及び第２のガス導入路５２から夫々処理ガスを所定の流量で導入する。このようにすると前記ガス供給面の中心領域には周辺領域よりも多くの第１のガスが供給されることとになる。
【００３８】
ここで本発明でいう第１のガスの供給量は、ガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間あたりの供給量を意味し、前記ガス供給面の中心領域に周辺領域よりも多くの第１のガスが供給されるとは、中心領域に供給される第１のガスのモル数が、周辺領域に供給される第１のガスのモル数よりも大きいことを意味している。
【００３９】
また炭素数が３以上の第２のガスを主エッチングガスとして用いる場合には、ガス供給部４のガス供給面の単位面積当たりにおける単位時間当たりの第２のガスの供給量について、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、ガス供給部４から処理ガスを供給する。
【００４０】
つまり流量調整部Ｆ４，Ｆ５により第２のガスと希釈ガスの流量を所定の流量に調整して、第２のガスと希釈ガスとが所定の混合比で混合された処理ガスを調整する。そして流量調整部Ｆ１，Ｆ２により、第２のガス室４６への処理ガスの供給量が第１のガス室４５への処理ガスの供給量よりも多くなるように、第１のガス導入路５１及び第２のガス導入路５２から夫々処理ガスを所定の流量で導入する。このようにすると前記ガス供給面の周辺領域には中心領域よりも多くの第２のガスが供給されることとになる。
【００４１】
ここで前記ガス供給面の中心領域とは第１のガス室４５のガス供給面であり、ウエハＷの半径の１０分の７（１／２の平方根）程度に対向する領域をいい、前記ガス供給面の周辺領域とは第２のガス室４６のガス供給面であり、ウエハＷの前記中心領域の外側の領域に対向する領域をいう。ここで中心領域と周縁領域との面積とは略同一に設計されている。そして前記プラズマエッチング装置では、ガス供給部４のガス供給面とウエハＷとは対向していて、処理ガスは、ガス供給部４の第１のガス室４５からはウエハＷの中心領域に向けて供給され、第２のガス室４６からはウエハＷの周辺領域に向けて供給されるようになっている。これにより、第１のガスの供給量を前記ガス供給面の中心領域に周辺領域よりも多くすると、ウエハ表面においても、第１のガスの供給量が周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように供給され、第２のガスの供給量を前記ガス供給面の周辺領域に中心領域よりも多くすると、ウエハ表面においても、第２のガスの供給量が中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように供給されることになる。
【００４２】
この場合上述のプラズマエッチング装置では、第１のガス室４５の下面に形成された吐出孔（ウエハＷの中心領域に供給する吐出孔）４１の数と、第２のガス室４６の下面に形成された吐出孔（ウエハＷの周辺領域に供給する吐出孔）４１の数が同数であり、ガス供給面の中心領域／周辺領域のガス流量比を５：５の配分に設定すると、全ての吐出孔４１から噴出するガス流量は同じになるように設定されているが、前記第１のガス室４５の下面に形成された吐出孔４１の数と、第２のガス室４６の下面に形成された吐出孔４１の数が異なったり、前記第１のガス室４５の下面に形成された吐出孔４１と、前記第２のガス室４６の下面に形成された吐出孔４１との間で、吐出孔４１までのコンダクタンスが異なる場合には、それに応じた調整を行なうことが必要である。
【００４３】
例えば第１のガス室４５の下面に形成された吐出孔４１の数と、第２のガス湿６の下面に形成された前記周辺領域に供給する吐出孔４１の数との比が２：１である場合、処理ガスの中心領域への供給流量：周辺領域への供給流量＝１：２の流量比で供給すると、上述のプラズマエッチング装置にて処理ガスの中心領域への供給流量：周辺領域への供給流量＝５：５の配分比で供給する場合と同等となる。従って例えばＣ４Ｆ８ガスを主処理ガスとする場合においては、周辺領域への処理ガスの配分比が２／３以上であればよい。
【００４４】
続いてＣＦ系ガスが２種類以上である場合について説明する。例えば前記第１のガスと第２のガスを組み合わせて用いる場合には、流量調整部Ｆ３〜Ｆ５により、第１のガスと第２のガスと希釈ガスとを所定の混合比で混合した処理ガスを調整する。そして第１のガスと第２のガスによるハロゲン原子の導入総数を計算し、総数が多い方のＣＦ系ガスに合わせて流量を決定する。これはハロゲン原子数がエッチング効率を支配するため、ハロゲン原子数が多いガスに均一性が支配されるからである。
【００４５】
例えば第１のガスとしてＣＦ４ガス、第２のガスとしてＣ４Ｆ８ガスを夫々用い、これらのガスがＣＦ４：Ｃ４Ｆ８＝１５：６の混合比で混合された処理ガスを用いる場合には、ＣＦ４ガスのＦの導入総数は４×１５＝６０であって、Ｃ４Ｆ８ガスのＦの導入総数は８×６＝４８なので、ＣＦ４ガスからのＦの導入総数の方が多い。このため流量はＣＦ４ガスに合わせて決定され、処理ガスの供給量が、前記ガス供給面の周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように、流量調整部Ｆ１，Ｆ２を制御して、処理ガスを第２のガス室４６より第１のガス導入室４５に多い供給量で導入する。
【００４６】
また同様に、前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、処理ガスの供給量が、前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、流量調整部Ｆ１，Ｆ２を制御して、処理ガスを第１のガス室４５より第２のガス室４６に多い供給量で導入する。
【００４７】
続いて本発明の第２の実施の形態について説明する。この実施の形態は、ガス供給部４のガス供給面の中心領域と周辺領域とに供給する処理ガスの組成を独立に制御するものであり、例えば図３に示すプラズマエッチング装置にて実施される。この装置では、例えば第１のガス導入路５１は、夫々流量調整部Ｆ１、Ｆ６〜Ｆ８を備えた供給路を介して第１のガス供給源６１、第２のガス供給源６２、希釈ガス供給源６３に接続されている。また第２のガス導入路５２は、夫々流量調整部Ｆ２、Ｆ９〜Ｆ１１を備えた供給路を介して第１のガス供給源６４、第２のガス供給源６５、希釈ガス供給源６６に接続されている。
【００４８】
これら流量調整部Ｆ１，Ｆ２，Ｆ６〜Ｆ１１は制御部６にて制御されるようになっており、こうして第１のガス導入路５１と第２のガス導入路５２を介して第１のガス室４５と第２のガス室４６とに、夫々第１のガス、第２のガス、希釈ガスの混合比の異なる処理ガス（希釈率の異なる処理ガス）を供給できるようになっている。その他の構成は図１に示すプラズマエッチング装置と同じである。
【００４９】
そしてこの例では、装置に供給される処理ガスの組成を変えることができるので、前記処理ガスの組成が同じ場合やＣＦ系ガスのみを供給する場合には、第１のガス室４５と第２のガス室４６への処理ガスの供給流量を制御することにより、前記ガス供給面の中心領域へ供給するフッ素原子（ハロゲン原子）の総数と、周辺領域へ供給するフッ素原子の総数との制御を行うようにしてもよいし、前記第１のガス室４５と第２のガス室４６への処理ガスの供給流量を同じにして、処理ガスの組成つまりＣＦ系ガスの希釈ガスによる希釈率を変えることにより、前記ガス供給面の中心領域へ供給するフッ素原子の総数と、周辺領域へ供給するフッ素原子の総数との制御を行うようにしてもよい。
【００５０】
ここで主エッチングガスとして炭素数２以下の第１のガスを用いる場合には、前記ガス供給面の中心領域に供給するフッ素原子総数がガス供給面の周辺領域に供給するフッ素原子総数よりも多くなるように、第１のガス室４５と第２のガス室４６への第１のガスの供給量について制御する。
【００５１】
例えば第１のガスとしてＣＦ４ガスを用い、希釈ガスを用いない場合には、流量調整部Ｆ１，Ｆ６により、第１のガス室４５へのＣＦ４ガスの供給流量を１００ｓｃｃｍとし、流量調整部Ｆ２，Ｆ９により、第２のガス室４６へのＣＦ４ガスの供給流量を５０ｓｃｃｍとし、こうして前記ガス供給面の中心領域への供給流量を１００ｓｃｃｍ、周辺領域への供給流量を５０ｓｃｃｍとして、前記フッ素原子の前記ガス供給面の中心領域への供給総数を周辺領域よりも多くするように制御する。この場合には、第１のガス供給源６１、第２のガス供給源６２と第１のガス室４５との間に設けられる流量調整部や、第１のガス供給源６４、第２のガス供給源６５と第２のガス室４６との間に設けられる流量調整部は１つとしてもよい。
【００５２】
また例えば第１のガスとしてＣＦ４ガスを用い、希釈ガスとしてＡｒガスを用い、ガス供給面の中心領域と周辺領域とにおいて第１のガスの希釈率を変えて供給する場合には、流量調整部Ｆ６，Ｆ８により、第１のガス導入路５１に第１のガスを５０ｓｃｃｍ、希釈ガスを１００ｓｃｃｍの流量で供給すると共に、流量調整部Ｆ９，Ｆ１１により、第２のガス導入路５２に第１のガスを５０ｓｃｃｍ、希釈ガスを３００ｓｃｃｍの流量で供給する。次いで流量調整部Ｆ１，Ｆ２により流量を調整して、夫々第１のガス室４５、第２のガス導入室４６に、第１のガス導入路５１と第２のガス導入路５２から同じ流量の処理ガスを供給する。
【００５３】
このように第１のガス室４５と第２のガス室４６とに供給する処理ガスの流量を同じとして、第２のガス室４６に供給する処理ガスでは、第１のガスの希釈ガスによる希釈率を第１のガス室４５に供給する処理ガスよりも大きくすることにより、結果として前記ガス供給面の中心領域に供給するフッ素原子の総数を周辺領域よりも多くするように制御することができる。
【００５４】
同様に炭素数３以上の第２のガスを用いる場合には、ガス供給面の中心領域に供給する第２のガスからのフッ素原子総数が周辺領域に供給する第２のガスからのフッ素原子総数よりも少なくなるように、ガス供給面の中心領域へ供給する第２のガスの量と、周辺領域へ供給する第２のガスの量とについて制御する。
【００５５】
そしてこの場合、第１のガスと同様に、前記処理ガスの組成が同じ場合やＣＦ系ガスのみを供給する場合には、第１のガス室４５よりも第２のガス室４６へ第２のガスを多く供給することにより、フッ素原子の前記ガス供給面の周辺領域への供給総数を中心領域よりも多くするように制御してもよいし、前記第１のガス室４５と第２のガス室４６への処理ガスの供給量を同じにして、処理ガスの組成つまり第２のガスの希釈ガスによる希釈率を変えることにより、前記ガス供給面の周辺領域へのフッ素原子の供給総数が中心領域よりも多くなるように制御を行うようにしてもよい。
【００５６】
さらに炭素２以下の第１のガスと炭素数３以上の第２のガスとを混合する場合には、各ＣＦ系ガスによるハロゲン原子の導入総数を計算し、総数が多い方のＣＦ系ガスに合わせて、ガス供給面の中心領域、周辺領域のいずれかにフッ素原子を多く導入するかを決定する。
【００５７】
例えば第１のガス室４５と、第２のガス室４６に、夫々第１のガスと第２のガスとの混合比が異なる処理ガスを供給する場合、例えば第１のガス室４５には第１のガスと第２のガスとが第１の混合比で混合された第１の処理ガスを供給し、第２のガス室４６には第１のガスと第２のガスとが第２の混合比で混合された第２の処理ガスを供給する場合には、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの全体で、各ＣＦ系ガスによるハロゲン原子の導入総数を計算し、総数が多い方のＣＦ系ガスに合わせて、第１のガス室４５への第１のガスの供給量と、第２のガス室４６への第２のガスの供給量とが決定される。
【００５８】
つまり第１のガスからのフッ素原子の導入数が多い場合には、第１のガス室４５への第１の処理ガスの供給量を、第２のガス室４６への第２の処理ガスの供給量よりも多くするように、流量調整部Ｆ１、Ｆ２により第１の処理ガスと第２の処理ガスの流量の制御を行う。
【００５９】
また第２のガスからのフッ素原子の導入数が多い場合には、第１のガス室４５への第１の処理ガスの供給量を、第２のガス室４６への第２の処理ガスの供給量よりも少なくするように、流量調整部Ｆ１、Ｆ２により第１の処理ガスと第２の処理ガスの流量の制御を行う。
【００６０】
この場合には、第１の処理ガスの第１のガスと第２のガスとの混合比は流量調整部Ｆ６，Ｆ７により、第２の処理ガスの第１のガスと第２のガスとの混合比は流量調整部Ｆ９，Ｆ１０により調整し、こうして調整された第１の処理ガスと第２の処理ガスとの第１のガス室４５、第２のガス室４６への供給量については、夫々流量調整部Ｆ１，Ｆ２にて制御が行なわれる。
【００６１】
さらにまた、炭素２以下の第１のガスと炭素数３以上の第２のガスとを混合する場合には、第１のガスの供給量については、前記ガス供給面の周辺領域よりも中心領域の方が多くなり、第２のガスの供給量については、前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように、第１のガス室４５と第２のガス室４６への第１のガスと第２のガスの供給量を制御するようにしてもよい。
【００６２】
具体的に、例えば第１のガスとしてＣＦ４ガス、第２のガスとしてＣ４Ｆ８ガスを用いる場合には、第１のガス室４５にはＣ４Ｆ８ガスを２ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガスを１０ｓｃｃｍの流量で供給し、第２のガス室４６にはＣ４Ｆ８ガスを４ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガスを５ｓｃｃｍの組成で供給する。このようにすると、前記ガス供給面の中心領域では、周辺領域よりも処理ガス中の第１のガスの割合が大きくて、第１のガスに対する第２のガスの混合比が小さく、周辺領域では、中心領域よりも処理ガス中の第２のガスの割合が大きくて、第１のガスに対する第２のガスの混合比が大きくなる。このため第１のガスについては、前記ガス供給面の中心領域では、周辺領域よりもフッ素原子の供給量が多くなるように制御され、第２のガスについては、前記ガス供給面の周辺領域では、中心領域よりもフッ素原子の供給量が多くなるように制御されることになる。
【００６３】
この場合には、第１のガスの第１のガス室４５への供給量については、流量調整部Ｆ１又は流量調整部Ｆ６にて行い、第１のガスの第２のガス室４６への供給量については、流量調整部Ｆ２又は流量調整部Ｆ９にて行う。また第２のガスの第１のガス室４５への供給量については、流量調整部Ｆ１又は流量調整部Ｆ７にて行い、第２のガスの第２のガス室４６への供給量については、流量調整部Ｆ２又は流量調整部Ｆ１０にて行う。このためこの例では、第１のガス供給源６１、第２のガス供給源６２と第１のガス室４５との間に設けられる流量調整部や、第１のガス供給源６４、第２のガス供給源６５と第２のガス室４６との間に設けられる流量調整部は夫々１つとしてもよい。
【００６４】
また、このように炭素２以下の第１のガスと炭素数３以上の第２のガスとを混合する場合であって、第１のガス室４５と第２のガス室４６に供給する処理ガスの量が同じである場合には、処理ガスに対する第１のガスの比率を、前記ガス供給面の中心領域では周辺領域よりも大きくし、処理ガスに対する第２のガスの比率については、前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように設定してもよい。
【００６５】
さらにまた、炭素２以下の第１のガスと炭素数３以上の第２のガスとを混合する場合には、第１のガスを第１のガス室４５と第２のガス室４６に同じ供給量で供給し、第２のガスは、前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が供給量が多くなるように、第２のガス室４６への供給量を第１のガス室４５よりも多くするように制御するようにしてもよい。例えば第１のガス室４５には、Ｃ４Ｆ８ガスを２ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガスを１０ｓｃｃｍの混合比で供給し、第２のガス室４６には、Ｃ４Ｆ８ガスを４ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガスを１０ｓｃｃｍの混合比で供給するように処理ガスを供給する。
【００６６】
この際、第１のガス室４５と第２のガス室４６とへの処理ガスの流量を同じにすると共に、処理ガスに対する第１のガスの比率を第１のガス室４５と第２のガス室４６との間で同じとし、処理ガスに対する第２のガスの比率を前記ガス供給面の中心領域よりも周辺領域の方が大きくなるように設定してもよい。
【００６７】
また第２のガスを第１のガス室４５と第２のガス室４６に同じ供給量で供給し、第１のガスは、前記ガス供給面の周辺領域よりも中心領域の方が供給量が多くなるように、第１のガス室４５への供給量を第２のガス室４６よりも多くするように制御するようにしてもよい。例えば第１のガス室４５には、Ｃ４Ｆ８ガスを２ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガスを１０ｓｃｃｍの混合比で供給し、第２のガス室４６には、Ｃ４Ｆ８ガスを２ｓｃｃｍ、ＣＦ４ガスを５ｓｃｃｍの混合比で供給する。
【００６８】
この際、第１のガス室４５と第２のガス室４６とへの処理ガスの流量を同じにすると共に、処理ガスに対する第２のガスの比率を第１のガス室４５と第２のガス室４６との間で同じとし、処理ガスに対する第１のガスの比率を前記ガス供給面の周辺領域よりも中心領域の方が大きくなるように設定してもよい。
【００６９】
このようにすると、前記ガス供給面の中心領域では、第１のガスに対する第２のガスの混合比が小さく、周辺領域では第１のガスに対する第２のガスの混合比が大きくなるので、第１のガスについては、前記ガス供給面の中心領域では、周辺領域よりもフッ素原子の供給量が多くなるように制御され、第２のガスについては、前記ガス供給面の周辺領域では、中心領域よりもフッ素原子の供給量が多くなるように制御されることになる。
【００７０】
この場合においても、第１のガスの第１のガス室４５への供給量については、流量調整部Ｆ１又は流量調整部Ｆ６にて、第１のガスの第２のガス室４６への供給量については、流量調整部Ｆ２又は流量調整部Ｆ９にて行なわれ、第２のガスの第１のガス室４５への供給量については、流量調整部Ｆ１又は流量調整部Ｆ７にて、第２のガスの第２のガス室４６への供給量については、流量調整部Ｆ２又は流量調整部Ｆ１０にて行なわれるので、第１のガス供給源６１、第２のガス供給源６２と第１のガス室４５との間に設けられる流量調整部や、第１のガス供給源６４、第２のガス供給源６５と第２のガス室４６との間に設けられる流量調整部は１つとしてもよい。
【００７１】
また本発明では、前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より多い場合には、前記ガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのフッ素原子の総数が、周辺領域よりも中心領域の方が多くなるように処理ガスの組成や処理ガスの供給量を設定するようにしてもよく、この場合には、前記ガス供給面の中心領域では周辺領域よりも第１のガスと第２のガスから供給されるフッ素原子の数が多くなる。
【００７２】
この際、前記第１のガスにより供給されるハロゲン原子の総数が、第２のガスにより供給されるハロゲン原子の総数より少ない場合には、前記ガス供給面の単位面積あたりにおける単位時間当たりのフッ素原子の総数が、中心領域よりも周辺領域の方が多くなるように処理ガスの組成や処理ガスの供給量を設定するようにしてもよく、この場合には、前記ガス供給面の周辺領域では中心領域よりも第１のガスと第２のガスから供給されるフッ素原子の数が多くなる。
【００７３】
このような方法では、ＣＦ系ガスの炭素数に応じて、前記ＣＦ系ガスの前記ガス供給面の中心領域への供給量を周辺領域より多くしたり、周辺領域への供給量を中心領域より多くしたりといった制御を行なっているので、後述の実施例からも明らかなように、エッチングレートや、上部ＣＤや底部ＣＤ、エッチング残膜、エッチング深さ、ホール形状等のエッチング後の加工精度等のエッチング特性の面内均一性を確保することができる。
【００７４】
この際、ＣＦ系ガス中の炭素の数により、前記ガス供給面の中心領域と周辺領域とのどちらに対してハロゲン原子を多く供給すればよいかは予め決定されているので、処理ガスの前記ガス供給面の中心領域と周辺領域との供給流量や、前記ガス供給面の中心領域と周辺領域とに供給する処理ガスの組成等の、最適条件を決定する際のパラメータの範囲が予め狭められており、条件出しを容易に行うことができる。
【実施例】
【００７５】
続いて本発明の評価方法について説明する。本発明者らは、種々のデータの取得を行なったところ、主エッチングガスとしてＣＦ系ガスを用いる場合には、炭素数が２以下の第１のガスについては、前記ガス供給面の中心領域の供給量を周辺領域より多くする方が、エッチングレートやエッチング後の加工寸法等のエッチング特性の面内均一性が高く、一方炭素数が３以上の第２のガスについては、前記ガス供給面の周辺領域の供給量を中心領域より多くする方が、前記エッチング特性の面内均一性が高いことを把握した。
【００７６】
先ず本発明のメカニズムを解明するために行なった実験例について説明する。
図４に、ＣＦ系ガスとしてＣ４Ｆ８ガスを想定し、既述のプラズマエッチング装置において、第１のガス室４５（ガス供給面の中心領域）に供給する処理ガスと、第２のガス室４６（ガス供給面の周辺領域）に供給する処理ガスの流量比を変えることにより、ガス供給面の中心領域と周辺領域とに対してＣＦ系ガスの供給量を変えた場合のウエハＷ表面近傍のガス流速分布のシミュレーション結果を示す。図４中、縦軸はガス流速、横軸はウエハ中心からの距離、二点鎖線が前記処理ガスのガス供給面の中心領域（Ｃ）と周辺領域（Ｅ）の流量比（Ｃ／Ｅ）が３／７、実線が前記流量比Ｃ／Ｅが５／５、一点鎖線が前記流量比Ｃ／Ｅが７／３の場合を夫々示している。なお前記流量比Ｃ／Ｅが３／７の場合とは、ガス供給面の中心領域には全処理ガスの流量の３／１０の流量の処理ガスを供給し、周辺領域には全処理ガスの流量の７／１０の流量の処理ガスを供給する場合を意味している。
【００７７】
この結果、処理ガスをガス供給面の中心領域に周辺領域よりも多く供給した場合は最もガス流速が大きく、周辺領域に中心領域よりも多く供給した場合には最もガス流速が小さいことが認められた。ここで中心領域に多く供給した場合には周辺領域に多く供給する場合に比べてガス流速の加速の程度が大きいので、ウエハＷの中心から周辺に向けて速やかにガスが流れていくものと推察される。
【００７８】
一方、周辺領域に多く供給する場合には、ウエハＷの中心領域ではガス流速が小さく、周辺近傍領域でガス流速が急に大きくなるので、中心領域ではガスが溜まった状態になり、当該中心領域では滞在時間が長い分子が多いものと推察される。
【００７９】
ここで炭素数が２以下の分子の小さいＣＦ系ガスについて考えると、Ｆ／Ｃの割合が大きくなるのでエッチング作用が大きく、ガスの滞在時間によりエッチングの進行程度の面内均一性が左右される。このため周辺領域に多く供給する場合には、中心領域でのガスの滞在時間が長くなってしまうので、周辺領域よりもエッチングの進行が進み過ぎてしまい、面内均一性が悪化してしまう。これに対して中心領域に多く供給する場合には、ガスがウエハＷの中心から周辺に向けて速やかに流れていくので、ガスの滞在時間がウエハＷ面内において揃い易く、エッチングの進行の程度の面内均一性が揃い易いと推察される。また炭素数が３以上の分子の大きいＣＦ系ガスについては、Ｆ／Ｃの割合が小さくなるのでポリマー化作用が大きく、ガスの滞在時間よりも活性種の存在分布がエッチング特性の面内均一性に効いてくるものと考えられる。
【００８０】
このため図５に示すように、ＣＦ系ガスとしてＣ４Ｆ８ガスを想定し、既述のプラズマエッチング装置において、ガス供給面の中心領域に供給する処理ガスと、周辺領域に供給する処理ガスの流量比を変えた場合のウエハＷ表面近傍の圧力分布のシミュレーションを行なった。図５中、縦軸は圧力、横軸はウエハ中心からの距離、二点鎖線が前記流量比Ｃ／Ｅが３／７、実線が前記流量比Ｃ／Ｅが５／５、一点鎖線が前記流量比Ｃ／Ｅが７／３の場合を夫々示している。
【００８１】
この結果、処理ガスを前記ガス供給面の周辺領域に中心領域よりも多く供給した場合は、圧力分布がウエハＷの面内で最も均一になることが認められた。ここで圧力分布が均一になるとは、処理ガスの分子密度が均一になるということであり、活性種の存在密度がウエハＷの面内において均一になることを意味している。このように、炭素数が３以上のＣＦ系ガスについては、周辺領域に中心領域より多く供給した場合には、活性種がウエハＷ面内で均一に存在しやすく、これによりエッチングの面内均一性が高められるものと推察される。
【００８２】
またこのことを裏付けるために、ＣＦ系ガスとしてＣ５Ｆ８ガス、希釈ガスとしてＡｒガスとＯ２ガスを夫々用い、図１に示すプラズマエッチング装置をおいて、以下の処理条件で、処理ガスのプラズマによりベアシリコン上に対して、処理ガスのガス供給面の中心領域への流量と周辺領域への流量とを変えて成膜処理を行い、このときの成膜速度の面内均一性を測定した。
【００８３】
<処理条件>
・Ｃ５Ｆ８ガス、Ａｒガス、Ｏ２ガスの流量比；
Ｃ５Ｆ８：Ａｒ：Ｏ２＝１５：３８０：１９ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；１．９９５Ｐａ（１５ｍＴｏｒｒ）
・プロセス温度；２０℃
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、２１７０Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、０Ｗ
この結果を図６に示す。図６では縦軸が成膜速度、横軸がウエハの中心からの距離を示しており、□が前記処理ガスの前記流量比Ｃ／Ｅが７／３、○が前記流量比Ｃ／Ｅが５／５、■が前記流量比Ｃ／Ｅが３／７の場合を夫々示している。これにより、前記流量比Ｃ／Ｅが３／７の場合には、成膜速度がウエハＷの面内において最も均一になることが認められ、周辺領域への供給量が中心領域よりも多い場合には圧力分布が均一になり、活性種の存在密度がウエハＷの面内において均一になることが裏付けられた。
【００８４】
続いて以下に各実施例について列挙する。
(実施例１) 
ＣＦ系ガスとしてＣＨＦ３ガス、希釈ガスとしてＡｒガスとＮ２ガスとを用いた処理ガスを予め混合してから、図１に示すプラズマエッチング装置に導入して、以下の処理条件で、前記ガス供給面の中心領域への供給量と周辺領域への供給量とを変えて、ウエハＷ上に形成されたレジスト膜（ウエハＷの全面に形成され、パターンが形成されていないもの）のエッチング処理を行い、このときのＣＦ密度、ＣＦ２密度のウエハＷの面内均一性を、ＬＩＦ（レーザ誘起蛍光）計測を行なうことにより測定した。ここで処理ガスの前記流量比Ｃ／Ｅは、０／１０、３／７、５／５、７／３、１０／０とした。なお前記流量比Ｃ／Ｅが０／１０とは、処理ガスをガス供給面の周辺領域のみに供給する場合を意味している。    
<処理条件>
・ＣＨＦ３ガス、Ａｒガス、Ｎ2ガスの流量比；
ＣＨＦ３：Ａｒ：Ｎ2＝４０：１０００：８０ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、１２００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、１７００Ｗ
この結果を図７（ａ）にＣＦ密度の面内均一性、図７（ｂ）にＣＦ2密度の面内均一性を夫々示す。図７では縦軸がＣＦ密度（ＣＦ２密度）、横軸がウエハの中心からの距離を示しており、▲が前記流量比Ｃ／Ｅが０／１０、■が前記流量比Ｃ／Ｅが３／７、○が前記流量比Ｃ／Ｅが５／５、□が前記流量比Ｃ／Ｅが７／３、△が前記流量比Ｃ／Ｅが１０／０の場合を夫々示している。  
この結果より、ＣＦ密度、ＣＦ２密度は共に、第１のガス室４５ガス供給面の中心領域の流量を多くした場合の方が周辺領域の流量を多くした場合よりも、ウエハの面内において均一であることが認められた。ここで周辺領域の流量を多くした場合には、ウエハＷの中心領域でのＣＦ密度等が高いが、周辺領域では低くなっており、既述のようにウエハＷの中心領域にはガス溜まりができていると推察される。一方中心領域の流量を多くした場合には、ウエハＷの中心領域での密度が低く、ウエハＷの面内に亘ってほぼ均一であったことから、既述のようにガスの流速分布の面内均一性が高く、これによりＣＦ密度等がウエハＷの面内に亘って均一に揃えられるものと推察される。
【００８５】
このように炭素数が２以下の第１のガスでは、中心領域の流量を多くした場合の方が、ＣＦ系ガスの活性種であるＣＦやＣＦ２の活性種の量がウエハＷの面内において均一になり、これによりエッチングの進行がウエハＷ面内において揃えられると推察される。なお本発明者らはＣ４Ｆ８ガスについてもＣＨＦ３ガスと同様の実験を試みたが、ＬＩＦの計測値が小さく、信頼性が小さいと判断したため、計測データは記載しないこととした。
(実施例２)
ＣＦ系ガスとしてＣＨＦ３ガス、希釈ガスとしてＡｒガスとＮ２ガスとを用いた処理ガスを予め混合してから、図１に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスのガス供給面の中心領域の流量と周辺領域の流量と変えて、ウエハＷ上に形成された被エッチング膜（ＳｉＯ２膜）のエッチング処理を行い、このときのレジスト残膜、エッチング深さ、上部ＣＤ、ボーイング位置の面内均一性について評価した。この際、処理ガスの前記ガス供給面の中心領域と周辺領域の流量比は、前記流量比Ｃ／Ｅが１／９、５／５、９／１の場合とした。
【００８６】
ここで図８（ａ）中、７１は被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜、７２はＳｉＯＣ膜の表面に形成されたレジスト膜であり、前記レジスト残膜は距離Ａ、エッチング深さは距離Ｂ、ボーイング位置はＳｉＯＣ膜に形成されたホール（凹部）７３の最も膨らんだ部位までの距離Ｃを夫々示しており、上部ＣＤとはＳｉＯＣ膜に形成されたホール（凹部）７３の上部側の口径Ｄをいう。
【００８７】
そしてこれらの面内均一性については、例えばエッチング後の膜を断面ＳＥＭにより撮影し、この写真に基づいて、ウエハＷの中心部と周辺部とにおいて、前記距離Ａ，Ｂ，Ｃ，口径Ｄの各大きさを求め、前記中心部と周辺部との差が小さいほど、面内均一性が良いとした。ここでウエハＷの中心部とは、ウエハＷの回転中心であり、ウエハＷの周辺部とは、ウエハＷの外縁から５ｍｍ内側の位置をいう。これらレジスト残膜、エッチング深さ、ボーイング位置、上部ＣＤの定義やデータの取得方法、ウエハＷの中心部と周辺部とのデータの差により面内均一性を評価する方法は以下の実施例においても同様である。
【００８８】
<処理条件>
・ＣＨＦ３ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスの流量比；
ＣＨＦ３：Ａｒ：Ｎ２＝４０：１０００：８０ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、１２００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、１７００Ｗ
この結果を図８（ｂ）に示す。ＣＨＦ３ガスでは、レジスト残膜、エッチング深さ、上部ＣＤ、ボーイング位置の、ウエハの中心部と周辺部との差（絶対値）は、いずれも中心領域の流量を周辺領域よりも多くした場合の方が小さく、この実施例によっても、炭素数が２以下のＣＦ系ガスでは、中心領域の流量を多くした場合の方が、エッチングの進行がウエハＷ面内において揃えられ、レジスト残膜、エッチング深さ、上部ＣＤ、ボーイング位置のエッチング特性の面内均一性が良好であることが理解される。
（実施例３）
ＣＦ系ガスとしてＣＨＦ３ガス、希釈ガスとしてＡｒガスとＮ２ガスとＯ２ガスを用いた処理ガスを予め混合してから、図１に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスの前記ガス供給面への中心領域の流量と周辺領域への流量を変えて、ウエハＷ上に形成された被エッチング膜（ＳｉＯＣＨ膜）のエッチング処理を行い、このときのエッチングにより形成された上部ＣＤの面内均一性と、エッチング深さの面内均一性とについて評価した。
【００８９】
<処理条件>
・プロセス圧力；６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０Ｈｚ、１５００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、２８００Ｗ
この結果を前記上部ＣＤの面内均一性については図９（ａ）に、エッチング深さの面内均一性については図９（ｂ）に夫々示す。図９（ａ）中縦軸は上部ＣＤの中心部と周辺部とのデータの差の絶対値であり、図９（ｂ）中縦軸はエッチング深さの中心部と周辺部とのデータの差の絶対値である。さらに図９（ａ），（ｂ）中、横軸は処理ガスの中心領域と周辺領域の流量比Ｃ／Ｅを示しており、例えばこの流量比が５０％のときは、前記流量比Ｃ／Ｅが５／５の場合を意味し、９０％のときは、前記流量比Ｃ／Ｅが９／１の場合を意味している。
【００９０】
これらの結果より、前記ガス供給面の中心領域に多く供給する場合の方が、上部ＣＤ、エッチング深さ共に、ウエハＷの中心部と周辺部のデータとの差が小さく、面内均一性が良好であることが認められ、この結果からも炭素数が２以下の第１のガスでは、前記中心領域の流量を多くした場合の方が、エッチングの進行の程度がウエハＷ面内において揃えられることが理解される。
（実施例４）
ＣＦ系ガスとしてＣＨ２Ｆ２ガス、希釈ガスとしてＯ２ガスを用いた処理ガスを予め混合してから、図１に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスのウエハＷへの中心領域の流量と周辺領域への流量とを変えて、ウエハＷ上に形成された被エッチング膜（ＳｉＯ膜とＳｉＯＣＨ膜との積層膜）のエッチング処理を行い、このときのレジスト残膜、上部ＣＤ、底部ＣＤ、Ｒｅｃｅｓｓの面内均一性について評価した。この際、処理ガスの中心領域と周辺領域の流量比は、前記流量比Ｃ／Ｅが１／９、５／５、９／１の場合とした。
【００９１】
<処理条件>
・ＣＨ２Ｆ２ガス、Ｏ２ガスの流量比；
ＣＨ２Ｆ２：Ｏ２＝４０：２０ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；７．９８Ｐａ（６０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、７００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、３００Ｗ
ここで前記底部ＣＤとは図８（ａ）中、被エッチング膜（ＳｉＯＣ膜）７１に形成されたホール７３の底部側の口径Ｅ、Ｒｅｃｅｓｓとは、被エッチング膜の下地膜のエッチング量をいう。またこれらの面内均一性については、例えばエッチング後の膜を断面ＳＥＭにより撮影し、この写真に基づいて、夫々の項目についてウエハＷの中心部と周辺部とのデータを取得し、両者の差異を求めることにより評価し、この差異が小さいほど面内均一性が良好であることとした。底部ＣＤやＲｅｃｅｓｓの定義やデータの取得方法、ウエハＷの中心部と周辺部とのデータの差により面内均一性を評価する方法は以下の実施例においても同様である。
【００９２】
この結果を図１０に示すが、前記流量比Ｃ／Ｅが９／１の場合が、レジスト残膜、上部ＣＤ、底部ＣＤ、Ｒｅｃｅｓｓ共に、中心部と周辺部とのデータの差異（当該差異は絶対値である）が小さく、最も面内均一性が良好であることが認められ、この結果からも炭素数が２以下の第１のガスでは、中心領域の流量を多くした場合の方が、エッチングの進行の程度がウエハＷ面内において揃えられることが理解される。
（実施例５）
ＣＦ系ガスとしてＣ４Ｆ８ガス、希釈ガスとしてＡｒガスとＮ２ガスを用いた処理ガスを予め混合してから、図１に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスの前記ガス供給面への中心領域の流量と周辺領域への流量とを変えて、ウエハＷ上に形成された被エッチング膜（ＳｉＯＣ膜）の上に厚さ５０ｎｍのＴＥＯＳと厚さ１００ｎｍの反射防止膜（ＢＡＲＣ）を積層したもの）のエッチング処理を行い、このときに形成されたホールの形状について評価した。ここで処理ガスのウエハＷへの中心領域の流量と周辺領域への流量は、前記流量比Ｃ／Ｅが１／９、５／５、９／１の場合とした。
【００９３】
<処理条件>
・Ｃ４Ｆ８ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスの流量比；
Ｃ４Ｆ８：Ａｒ：Ｎ２＝５：１０００：１５０ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、５００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、２０００Ｗ
ここで前記ホール形状は、図１１（ａ）に示す、ホール７３の側壁外面７４とホール底部を構成する面の延長線７５との間のなす角であるテーパ角θを、ウエハＷの中心部に形成されたホールと周辺部に形成されたホールとについて測定し、両者の差異を求めることにより評価した。この差異が小さいほどホール形状の面内均一性が良好であることを意味する。
【００９４】
この結果を図１１（ｂ）に示す。ここで図１１（ｂ）中、縦軸はテーパ角θ、横軸はウエハ上の位置、◇は前記流量比Ｃ／Ｅが１／９、□は前記流量比Ｃ／Ｅが５／５、△は前記流量比Ｃ／Ｅが９／１の場合を夫々示している。これにより、テーパ角θのウエハＷの中心部と周辺部との差異は、前記流量比Ｃ／Ｅが１／９の場合が最も小さく、ホール形状の面内均一性が良好であることが認められた。この結果から、炭素数が３以上の第２のガスでは、周辺領域の流量を多くした場合の方が、ホール形状がウエハＷ面内において揃えられることが理解される。
（実施例６）
ＣＦ系ガスとしてＣ４Ｆ８ガスとＣＦ４ガスの２種類のガスを用い、希釈ガスは用いない処理ガスを予め混合してから、図１に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスの前記ガス供給面への中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えて、ウエハＷ上に形成された被エッチング膜（ＳｉＯＣＨ膜）のエッチング処理を行い、このときの上部ＣＤの面内均一性について既述のように評価した。
【００９５】
<処理条件>
・Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＦ４ガスの流量比；
Ｃ４Ｆ８：ＣＦ４ガス＝５：２００ｓｃｃｍ
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ
この結果を図１２に示す。ここで図１２中、縦軸は上部ＣＤ差の絶対値、横軸は処理ガスの中心領域と周辺領域の流量比Ｃ／Ｅを示している。これにより、上部ＣＤの中心部と周辺部とのデータの差は、前記流量比Ｃ／Ｅ＝７／３のときが最も小さく、前記上部ＣＤの面内均一性が良好であることが認められた。
【００９６】
この例では、Ｃ４Ｆ８ガスとＣＦ４ガスとの流量比は、Ｃ４Ｆ８：ＣＦ４＝５ｓｃｃｍ：２００ｓｃｃｍであって、Ｃ４Ｆ８ガスより供給されるフッ素の数よりもＣＦ４ガスにより供給されるフッ素の数の方が多く、この場合には、ＣＦ４ガスに合わせて前記ガス供給面の中心領域への流量を多くした場合の方が、上部ＣＤの面内均一性を確保できることが理解される。
（実施例７）
ＣＦ系ガスとしてＣ４Ｆ８ガスとＣＦ４ガスの２種類のガス、希釈ガスとしてＮ２ガスとＯ２ガスとを用いた処理ガスを予め混合してからチャンバ内に導入して、第１のエッチング処理を行なった後、次いでＣＦ系ガスとしてＣ４Ｆ８ガス、希釈ガスとしてＡｒガスとＮ２ガスとを用いた処理ガスを予め混合してからチャンバ内に導入して第２のエッチング処理を行なう場合について、上部ＣＤと底部ＣＤの面内均一性について既述の手法で評価した。このとき図１に示すプラズマエッチング装置を用い、以下の処理条件で、処理ガスのウエハＷへの前記ガス供給面の中心領域への供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハＷ上に形成された被エッチング膜（ＳｉＯＣＨ膜の上に厚さ５０ｎｍのＴＥＯＳと厚さ６５ｎｍの反射防止膜（ＢＡＲＣ）とを積層したもの）のエッチング処理を行った。前記流量比Ｃ／Ｅは、第１のエッチング処理及び第２のエッチング処理共に前記流量比Ｃ／Ｅが５：５の場合と、第１のエッチング処理では、前記流量比Ｃ／Ｅは９：１、第２のエッチング処理では、前記流量比Ｃ／Ｅは１：９の場合とについて評価を行なった。
【００９７】
<第１のエッチング処理の処理条件>
・Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＦ４ガス、Ｎ２ガス、Ｏ２ガスの流量比；
Ｃ４Ｆ８：ＣＦ４：Ｎ２：Ｏ２＝６：１５：１２０：１０ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、８００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、１４００Ｗ
<第２のエッチング処理の処理条件>
・Ｃ４Ｆ８ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスの流量比；
Ｃ４Ｆ８：Ａｒ：Ｎ２＝８：５０：１０００ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；３．３２５Ｐａ（２５ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、１０００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、３０００Ｗ
この結果を図１２に示す。これにより上部ＣＤ，底部ＣＤのウエハＷの中心部と周辺部とのデータの差（絶対値）は共に、第１のエッチング処理では中心領域に多く供給し、第２のエッチング処理では周辺領域に多く供給する場合の方が小さく、前記ＣＤの面内均一性が良好であることが認められた。
【００９８】
このように、ＣＦ系ガスの種類を変えて、第１のエッチング処理と第２のエッチング処理とを引き続いて行なう場合であっても、夫々のＣＦ系ガスの炭素の数に応じて処理ガスの前記中心領域への供給流量と周辺領域への供給流量を制御することにより、面内均一性の高いエッチング処理を行なうことができることが認められる。
【００９９】
この際、第１のエッチング処理では、Ｃ４Ｆ８ガスとＣＦ４ガスとの流量比は、Ｃ４Ｆ８：ＣＦ４＝６ｓｃｃｍ：１５ｓｃｃｍであって、Ｃ４Ｆ８ガスより供給されるフッ素の数よりもＣＦ４ガスにより供給されるフッ素の数の方が多いので、この場合には、ＣＦ４ガスに合わせて前記中心領域への流量を多くした場合の方が、上部ＣＤや底部ＣＤがウエハＷ面内において揃えられることが理解される。また第２のエッチング処理では、Ｃ４Ｆ８ガスを用いているので、前記周辺領域の流量を多くした場合の方が、上部ＣＤや底部ＣＤがウエハＷ面内において揃えられることが理解される。
（実施例８）
実施例７と同様のエッチング条件でウエハＷ上に形成された被エッチング膜のエッチング処理を行ない、ＣＤ−ＳＥＭ（ウエハＷを非破壊で上面から観察する電子顕微鏡）により面内ＣＤ分布についての評価を行なった。この結果を図１４（ａ）に、第１のエッチング処理では、前記流量比Ｃ／Ｅは９：１、第２のエッチング処理では、前記流量比Ｃ／Ｅは１：９の場合、図１４（ｂ）に、第１及び第２のエッチング処理共に、前記流量比Ｃ／Ｅが５：５の場合について夫々示す。また図１４中縦軸は、ＣＤシフト値であり、横軸はウエハ上の位置、◇はＸ軸のデータ、○はＹ軸のデータを夫々示している。この例のＣＤシフト値はマスクのホール口径と、エッチング後のホール口径の差を意味している。
【０１００】
この結果からも、前記ＣＤシフト値は、Ｘ軸のデータ、Ｙ軸のデータ共に、第１のエッチング処理では中心領域に多く供給し、第２のエッチング処理では周辺領域に多く供給する場合の方が小さく、前記面内ＣＤ分布の均一性が高いことが認められた。
（実施例９）
ＣＦ系ガスとしてＣ５Ｆ８ガスを用い、希釈ガスとしてＡｒガスとＯ２ガスとを用いた処理ガスを予め混合してからチャンバ内に導入してエッチング処理を行なう場合について、エッチングレート、レジスト選択性、レジスト残膜、エッチング深さの均一性について評価した。このとき図１に示すプラズマエッチング装置を用い、以下の処理条件で、処理ガスのウエハＷへの前記ガス供給面の中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハＷ上に形成されたレジストのエッチング処理を行った。この際処理ガスの前記中心領域への供給流量を２０８ｓｃｃｍ、周辺領域への供給流量を２０８ｓｃｃｍとする場合と、前記中心領域への供給流量を２０８ｓｃｃｍ、周辺領域への供給流量を３１２ｓｃｃｍとする場合とについて、前記エッチングレート等を評価した。ここでエッチング選択性とはＳｉＯ２膜エッチング量／レジストマスク膜厚減少量により算出されるものであり、エッチングレート、レジスト選択性の面内均一性については、例えばエッチング後の膜を断面ＳＥＭにより撮影し、この写真に基づいて、ウエハＷの中心部と周辺部とにおいて、前記エッチングレート、レジスト選択性の各大きさを求め、前記中心部と周辺部との差が小さいほど、面内均一性が良いとした。
【０１０１】
<処理条件>
・Ｃ５Ｆ８ガス、Ａｒガス、Ｏ２ガスの流量比；
Ｃ５Ｆ８：Ａｒ：Ｏ２＝１６：３８０：２０ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；３．３２５Ｐａ（２５ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、１０００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、３０００Ｗ
この結果を図１５に示す。これにより、前記ガス供給面の中心領域への供給流量よりも周辺領域への供給流量を多くした場合の方が、エッチングレート、レジスト選択性、レジスト残膜、エッチング深さは、ウエハＷの中心部と周辺部との間での差が小さく、これらの面内均一性が良好であることが認められた。
【０１０２】
またこの例では、前記中心領域の供給流量を変えずに周辺領域の供給流量のみを変えたが、この場合中心領域への供給流量が同じであれば、周辺領域への供給流量が変化しても、ウエハＷの中心のエッチング特性は変化しないことが確認された。このことから、処理ガスのトータル流量と、中心領域への供給流量と周辺領域への供給流量との流量比を設定し、中心領域の流量を変化させずに、周辺領域の供給流量を増やすことにより、中心領域のエッチング特性を維持したまま、周辺領域のエッチング特性を変化させ、これによりエッチング特性の面内均一性を向上できることが理解される。
（実施例１０）
ＣＦ系ガスとしてＣ４Ｆ８ガスを用い、希釈ガスとしてＣＯガスとＮ２ガスとＯ２ガスとを用いてエッチング処理を行なう場合について、前記ＣＤシフト値の面内均一性について評価した。このとき図１に示すプラズマエッチング装置を用い、以下の処理条件で、処理ガスのウエハＷへの中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハＷ上に形成された被エッチング膜（ＳｉＯＣ膜）のエッチング処理を行った。ここで前記流量比Ｃ／Ｅは２／４、２／２、２／６の場合について評価を行なった。
【０１０３】
<処理条件>
・プロセス圧力；６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、８００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、１４００Ｗ
この結果を図１６に示す。これにより、Ｃ４Ｆ８ガスの周辺領域への供給流量を変えることにより、ウエハＷの周辺領域ではＣＤシフト値が大きく変化し、Ｃ４Ｆ８ガスでは周辺領域への供給流量を中心領域より多くすることにより、前記ＣＤシフトの面内均一性が高められることが認められた。
【０１０４】
これにより、中心領域と周辺領域とに供給する処理ガスの、第１のガスと第２のガスとの混合比を変えることにより、面内均一性の高いエッチング処理を行なうことができることが理解される。
（実施例１１）
ＣＦ系ガスとしてＣＨＦ３ガスとＣＦ４ガスの２種類のガスを用い、希釈ガスとしてＡｒガスとＮ２ガスとを用いて第１のエッチング処理を行なった後、次いでＣＦ系ガスとしてＣ４Ｆ８ガスを用い、希釈ガスとしてＡｒガスとＮ２ガスとを用いて第２のエッチング処理を行なう場合について、既述の上部ＣＤの面内均一性について評価した。このとき処理ガスを予め所定の流量で混合したものを図１に示すプラズマエッチング装置に導入し、以下の処理条件で、処理ガスのウエハＷへの中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハＷ上に形成されたレジストのエッチング処理を行った。
【０１０５】
<第１のエッチング処理の処理条件>
・ＣＨＦ３ガス、ＣＦ４ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスの流量比；
ＣＨＦ３：ＣＦ４：Ａｒ：Ｎ２＝１５：１５：５００：８０ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、８００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、１７００Ｗ
<第２のエッチング処理の処理条件>
・Ｃ４Ｆ８ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスの流量比；
Ｃ４Ｆ８：Ａｒ：Ｎ２＝７：９５０：１２０ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、１２００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、１７００Ｗ
また中心領域と周辺領域との供給流量については、第１のエッチング処理、第２のエッチング処理共に、前記流量比Ｃ／Ｅ＝５０／５０の場合と、第１のエッチング処理では前記流量比Ｃ／Ｅは９５：５、第２のエッチング処理では前記流量比Ｃ／Ｅは５：９５の場合とについて評価を行なった。
【０１０６】
この結果を図１７に示す。これにより上部ＣＤについては、第１のエッチング処理では中心領域に多く供給し、第２のエッチング処理では周辺領域に多く供給する場合の方が中心部と周辺部との差が小さく、前記ＣＤの面内均一性が良好であることが認められた。
【０１０７】
このように、第１のエッチング処理では、ＣＨＦ３ガスとＣＦ４ガスとＡｒガスとＮ２ガスとを混合した処理ガスを用いているので、炭素数が２以下の第１のガスを供給する場合に従って、前記中心領域への処理ガスの供給量を多くし、第２のエッチング処理では、Ｃ４Ｆ８ガスとＡｒガスとＮ２ガスとを混合した処理ガスを用いているので、炭素数が３以上の第２のガスを供給する場合に従って、前記周辺領域への処理ガスの供給量を多くすることにより、良好なエッチング特性を確保できることが認められた。
（実施例１２）
ＣＦ系ガスとしてＣ４Ｆ８ガスとＣＦ４ガスとを用い、希釈ガスとしてＮ２ガスとＯ２ガスとを用いて、これらのガスを予め混合しておき、この混合済みの処理ガスを用いてエッチング処理を行う場合について、エッチングレートの面内均一性について評価した。このとき図１に示すプラズマエッチング装置を用い、以下の処理条件で、処理ガスの前記ガス供給面への中心領域の供給流量と周辺領域への供給流量とを変えてウエハＷ上に形成されたレジストのエッチング処理を行った。
【０１０８】
<処理条件>
・Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＦ４ガス、Ｎ２ガス、Ｏ２ガスの流量比；
Ｃ４Ｆ８：ＣＦ４：Ｎ２：Ｏ２＝６：１５：１２０：１０ｓｃｃｍ
・プロセス圧力；６．６５Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）
・第１の高周波電源６１の周波数と電力；６０ＭＨｚ、８００Ｗ
・第２の高周波電源６５の周波数と電力；２ＭＨｚ、１４００Ｗ
また中心領域と周辺領域との供給流量については、前記流量比Ｃ／Ｅ＝５０／５０の場合と、前記流量比Ｃ／Ｅは９０：１０の場合とについて評価を行なった。
【０１０９】
この結果を図１８に示す。これによりエッチングレートについては、中心領域に多く供給する場合の方が中心と周辺との差が小さく、前記エッチングレートの面内均一性が良好であることが認められた。
【０１１０】
この場合、第１のガスと第２のガスとの混合ガスを供給する場合であって、Ｃ４Ｆ８ガスにより供給されるフッ素の数よりも、ＣＦ４ガスにより供給されるフッ素の数の方が多い場合には、ＣＦ４ガスを供給する場合に従い、処理ガスの中心領域と周縁領域への供給流量を制御すればよいことが認められた。
【０１１１】
以上において本発明では、基板としては半導体ウエハＷの他、ＬＣＤガラス基板やＰＤＰ基板のようなフラットディスプレイパネルに用いるガラス基板等であってもよい。また本発明で用いられるプラズマエッチング装置としては、平行平板型プラズマエッチング装置の他、有磁場ＲＩＥ方式、ＩＣＰ方式、ＥＣＲ方式、ヘリコン派プラズマ方式等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明に係るプラズマエッチング装置の実施の形態を示す平面図である。
【図２】前記プラズマエッチング装置のガス供給系を示す構成図である。
【図３】前記プラズマエッチング装置の他の例のガス供給系を示す構成図である。
【図４】ガス流速の面内均一性のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図５】圧力の面内均一性のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図６】成膜速度の面内均一性を示す特性図である。
【図７】実施例１のＣＦ密度、ＣＦ２密度の面内均一性を示す特性図である。
【図８】実施例２のレジスト残膜、エッチング深さ、上部ＣＤ、ボーイング位置の面内均一性を示す特性図である。
【図９】実施例３の上部ＣＤ差の絶対値の面内均一性と、エッチング深さ差の絶対値の面内均一性を示す特性図である。
【図１０】実施例４のレジスト残膜、上部ＣＤ、底部ＣＤ、Ｒｅｃｅｓｓの面内均一性を示す特性図である。
【図１１】実施例５のテーパ角θの面内均一性を示す特性図である。
【図１２】実施例６の上部ＣＤ差の絶対値の面内均一性を示す特性図である。
【図１３】実施例７の上部ＣＤ、底部ＣＤの面内均一性を示す特性図である。
【図１４】実施例８のＣＤシフト値の面内均一性を示す特性図である。
【図１５】実施例９のエッチングレート、レジスト選択性、レジスト残膜、深さの均一性の面内均一性を示す特性図である。
【図１６】実施例１０のＣＤシフト値の面内均一性を示す特性図である。
【図１７】実施例１１のＣＤの面内均一性を示す特性図である。
【図１８】実施例１２のエッチングレートの面内均一性を示す特性図である。
【符号の説明】
【０１１３】
Ｗ          半導体ウエハ
１          チャンバ
２          載置台
３          静電チャック
４          上部電極
４５        第１のガス導入室
４６        第２のガス導入室
５１        第１のガス導入路
５２        第２のガス導入路
５４，６１，６４  第１のガス供給源
５５，６２，６５  第２のガス供給源
６          制御部
Ｆ１〜Ｆ１１  流量調整部
【図１】
2006269879.tif 000003
【図２】
2006269879.tif 000004
【図３】
2006269879.tif 000005
【図４】
2006269879.tif 000006
【図５】
2006269879.tif 000007
【図６】
2006269879.tif 000008
【図７】
2006269879.tif 000009
【図８】
2006269879.tif 000010
【図９】
2006269879.tif 000011
【図１０】
2006269879.tif 000012
【図１１】
2006269879.tif 000013
【図１２】
2006269879.tif 000014
【図１３】
2006269879.tif 000015
【図１４】
2006269879.tif 000016
【図１５】
2006269879.tif 000017
【図１６】
2006269879.tif 000018
【図１７】
2006269879.tif 000019
【図１８】
2006269879.tif 000020